石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/resource/doc/石油工程科技... · ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/1.jpg)
CO
NTEN
TS ■ 工艺技术
1 低油价下美国页岩油气开发现状及工程技术措施
2 国民油井公司沿钻柱测量系统
3 哈里伯顿FloRite 5级分支井完井系统
4 定向尾管钻井技术应用于不稳定页岩井段
4 贝克休斯MAXCOR井壁取芯技术
5 页岩与流体相互作用测量新方法
7 M-I SWACO公司ULTRADRIL高性能水基钻井液
8 一种新型硼基纳米钻井液润滑剂
9 新一代超高性能水基钻井液体系——PURE-BORE钻井液
9 一种页岩甜点识别新技术
10 一种新型缓蚀聚合物乳化酸
12 含CnF添加剂的复合纳米压裂液
12 贝克休斯Integrity eXplorer固井质量评价技术
13 新型高频套管超声测井仪器及其在玻璃纤维套管固井评价的应用
14 斯伦贝谢EMLA钻头前实时分析
15 斯伦贝谢新型大井眼核磁共振随钻测井仪器及评价应用
16 Meta Internal Clad井下隔离技术
17 小直径、储存式油基泥浆微电阻率成像测井仪及应用
■ 装备工具
18 多次激活旁通阀工具
19 哈里伯顿BaraLogix钻井液检测器
20 新型非爆破型封隔器坐封工具
目
次
石油工程科技动态季刊 2011年创刊 内部发行
2016年 第6卷 第3期 总第23期
![Page 2: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/2.jpg)
2 第6卷 第3期石油工程科技动态
CO
NTEN
TS
21 贝克休斯BASTILLE高温高压可取式生产封隔器
21 Interra能源服务公司AccuStimTM跨座式封隔器
22 新型全通径无限级分段压裂工具
23 CT Energy公司SRD负脉冲水力振荡器
24 AABT方位声波固井质量评价测井仪
24 哈里伯顿新一代油藏监测仪RMT-3DTM
■ 相关学科
26 挪威国家石油公司LOOP技术投资项目
26 Carina™光纤探测技术
27 一种可用于封堵天然裂缝的高性能高强度材料FORM-A-BLOK
27 纳米复合流体提高采收率的综合评价
28 纳米二氧化硅改性智能水泥
29 可修整形状记忆性高分子——实现聚合物形状-性能循环变化的控
制方法
29 植入式“神经尘埃”
30 聚合物太阳能电池
![Page 3: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/3.jpg)
12016年9月 工艺技术石油工程科技动态
低油价下美国页岩油气开发现状
及工程技术措施
美国石油公司在低油价背景下非常重视提高
钻机效率和提高油气井产量,虽然过去几年中在用
钻机数量大幅下降,但每台钻机产生的油气产量稳
定增长。图 1 为 Permian 区钻机数量变化情况和每
台钻机新增的油气产量。2008 ~ 2009 年经济衰退
造成原油价格的下滑导致在用钻机数量减少,但每
台钻机新增产量并未下降。2015 年 1 月开始,受
油价影响,钻井数量大幅下降,但每台钻机新增产
量反而有所增加。一是由于将钻机移至页岩油气核
心区,提高单井油气产量;二是钻井数量下降,作
业者优先淘汰老旧、生产效率低下的钻机,在用
钻机生产效率较高,使得单台钻机生产的油气产量
增加;三是提高钻井效率,缩短钻井周期,单台钻
机年钻井数量增加。在美国 Bakken、Eagle Ford、
Haynesville、Marcellus、Niobrara、Utica 等主要页
岩油气区在用钻机数量和单台钻机新增产量变化情
图 1 Permian 页岩油气区钻机数量变化情况
和每台钻机新增的油气产量
图 2 美国主要页岩油气区垂直井
与水平井数量变化情况
水平井较多
垂直井与水平井数量比
垂直井较多
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
500
400
300
200
100
0
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
600
500
400
300
200
100
0
600
500
400
300
200
100
02011 2012 2013 4014 2015 年
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 年
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 年
桶 / 天 台
台
每台钻机新增产量钻机数量
每台钻机新增产量
钻机数量
千立方英尺 / 天
Permian
Eagle FordBakken
况与 Permian 区具有相同规律。
由于油价低迷、钻机数量锐减,美国页岩油气
公司针对各盆地不同开发历史、地质情况采取不同
方法来改进技术和提高产量。Barnett 页岩气区由
于开发历史较长,已进入衰退期,为了提高油气产
量,作业者对具有潜力的老井进行了二次水力压裂。
在 Eagle Ford 页岩气区,通过减少井间距、钻更长
的多分支井、实施更加先进的完井技术以及采用丛
式水平井钻井模式来增加产量,降低综合作业成本。
在 Bakken 页岩气区,作业者通过改善完井技术来
提高产量,如 Whiting 石油公司以及 SM 能源公司
从滑套完井转移到衬管桥塞固井射孔完井;与此同
时,Continental 公司和 Halcon 公司以及 Oasis 公司
通过使用更多的支撑剂或滑溜水压裂液取得了更好
的效果。在 Green River 页岩气区,由于该地区对
环境极其敏感,多年来一直限制钻井作业数量,作
业者通过批钻模式,最大程度减少了对地面环境的
影响。在 Permian 页岩气区,2014 年 1 月还有一
半的井是直井,随着更多垂直井钻井平台停工,近
期垂直井与水平井比率跌破 1:1,但仍比其他地区
具有更高的单井生产率。
(供稿 光新军)
页岩气
致密油
![Page 4: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/4.jpg)
2 第6卷 第3期石油工程科技动态
国民油井公司沿钻柱测量系统
20 世纪 90 年代以来,井底环空随钻测压
(PWD)工具作为 MWD/LWD 工具的一部分被用
来监测泥浆比重和当量循环密度。MWD/LWD 工
具通常采用泥浆脉冲传输数据,信息在泥浆流量低
或者无泥浆流动的情况下无法传输,在起下钻作业、
接单根、堵漏或者井漏的情况下无法检测到相关信
息。国民油井公司研发的沿钻柱测量系统采用有线
钻杆和分布式传感器,沿着钻柱布设多个监测点,
实现对温度、环空压力、旋转和三轴振动数据的测
量,采集到的数据通过高速遥测网络传输到地面,
并输入到钻井数据采集系统。随后,将采集的数据
和地面数据相结合,从而及时和精确地优化钻井参
数、钻井液性能等。
沿钻柱测量系统由以下几部分组成:
(1)井下交互工具。作为 BHA 的一部分,通
过接口与第三方 MWD/LWD、旋转导向系统实现
交互,能够进行双向通讯。
(2)BlackStream 测量工具。集成在有线钻杆
传输网络中,环空压力传感器、动力学和温度测量
仪等组件以固定间隔安装在钻柱上,能够获得沿井
筒的温度、环空压力、旋转和三轴振动数据。这些
仪器由电池供电,获得数据后将数据传输至地面。
(3)DataLinks 工具。能够过滤和放大沿钻柱
传输的信号。
(4)有线钻柱。包括钻杆、钻铤、震击器等,
允许数据信息通过钻柱以高速率传输,传输速率可
达 56000bit/s,比泥浆脉冲遥测大四个数量级。
(5)地面交互工具。包括顶驱数据水龙头和网
络控制器,顶驱数据水龙头是钻柱与顶驱之间的接
口,结合井下数据来优化钻井参数;网络控制器是
连接钻柱网络和地面控制系统的接口。
挪威北海一油田需要采用长水平段水平井
开采,在钻井时,由于安全泥浆密度窗口窄,存
在井漏和井涌的风险。为了保障作业施工,国民
油井公司采用了沿钻柱测量系统,在钻柱内安装
BlackStream 测量工具,以固定间隔嵌入了多个传
感器,以提供实时的井下测量数据。分布式传感
器实时监控井筒流体,获取沿井筒多个位置的当
量循环密度数据,同时能分析井眼清洁和环空流
体性质,估算井温对流体的影响,确定流变模型,
获取的井下数据对漏失和井涌的早期预警起到了
重要作用。
当使用分布式传感器和有线钻柱遥测技术时,
获得的井底数据量大大增加,这有助于作业者更好
地进行决策。为了充分利用由沿钻柱测量系统获得
的信息,需要密切关注获取的数据与实时操作之间
的关系,如何以自动化的方式呈现信息显得尤为重
要。为此,NOV公司采用热图来表示所获得的数据,
使之更加形象化。热图数据实时更新,采用直观的
色阶用于显示当量泥浆密度,能确保对整个井眼的
环空压力分布有一个简单和快速的理解。
(供稿 皮光林) 图 1 沿钻柱测量系统
井下交互工具
地面交互■ 顶驱水龙头■ 网络控制器
有线钻杆
Datalinks
BlackStream 测量工具
![Page 5: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/5.jpg)
32016年9月 工艺技术
哈里伯顿 FloRite 5 级分支井完井系统
FloRite 5 级分支井完井系统是哈里伯顿公司
为实现多分支井主分支井筒间整体式压力密封,完
井后能使后期的分支井眼再入成为可能。该系统的
应用对象主要为储层存在不同压力体系的注水井、
气井等。使用双油管完井后,每个分支均实现了独
立生产。主分支井筒接头处的水力完整性使构建多
目的注水井和生产井成为可能。可调式集流器的使
用让单管柱完井实现分支井眼的选择性进入成为可
能。图 1 为双管柱分采完井和单管柱合采完井。
主要特点:①可实现双管柱分采完井;②在可
调式集流器的协助下可实现单管柱合采完井;③压
差等级可达到 51.7MPa ;④改进后的完井系统可将
2 级和 4 级的多分支井升级为 5 级;⑤与智能完井
技术兼容;⑥已研制成功 L80 和耐热铬镍铁合金
两种钢级的工具。
主要优势:①双分支井油管可实现一次下入;
②在新设备应用和井眼重入应用中均实现与 level 2
和 level 4 完井系统的模块化整合;③主分支井筒
连接位置减少了对破裂压力梯度、地层孔隙压力等
参数的依赖;④ TAML 5 连接处封隔意味着连接接
头的完整性即使应用到气井和高压注水井也不会受
到影响;⑤系统可串叠使用。
FloRite 多分支井完井系统技术参数如表 1
所示。
为了实现 Castilla 油田的降本增产,哥伦比
亚 Ecopetrol 公司采用哈里伯顿公司的 FloRite 5 级
分支井完井系统来提高 K1 和 K2 层位的泄油面
积。该井预计产量为 4300bbls/d,实际产量达到
5650bbls/d,使该井的投资回收期缩短为两个月以
内,达到了很好的降本增产效果。
(供稿 牛成成)
图 1 实现双管柱分采完井(左)
和单管柱合采完井(右)
表 1 FloRite 多分支井完井系统技术参数
FloRite 多分支井完井系统
TAML 5 级完井
系统套管尺寸 245 mm
套管线重 64.7 ~ 69.9 kg/m
分支衬管尺寸 177.8 mm
油管尺寸(分采) 88.9 mm x 88.9mm
油管尺寸(合采) 114 mm x 89 mm x 73 mm
分支井筒再入方式
(合采和分采)
分支井筒通过油管进入,主井筒采
用电缆或者连续油管
封隔能力
油管压力封隔滑套(分支井筒封隔)
或桥塞(主井筒封隔)实现分支井
筒和主井筒的完全封隔
![Page 6: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/6.jpg)
4 第6卷 第3期石油工程科技动态
定向尾管钻井技术
应用于不稳定页岩井段
在北海油田 Midgard 区块的不稳定泥页岩地层
钻井时,面临的一个重大技术挑战是下套管困难。
由于钻井后地层坍塌严重,套管或尾管常常难以下
入至设计井深。贝克休斯定向尾管钻井技术(SDL,
Steerable Drilling Liner)集合了定向钻井和下套管
两项技术,可大大节约时间,并有效将尾管下入。
北海油田 Midgard 区块所钻井水平井水平位移
4000m,垂深 2500m 左右,近似于大位移井。使用
8½in 井眼段设计为 1000m,钻至储层以上 20m,
钻进过程比较顺利。但下尾管时遇到阻卡,重新下
入划眼钻具组合,循环过程中钻井液携带出了大量
的岩屑,说明井眼在完钻后继续垮塌,划眼过程中
钻具组合被卡住,决定侧钻,第二次下尾管时同样
失败。为解决尾管下入的问题,作业者使用了定向
尾管钻井 SDL 技术,SDL 包括一套可回收的导眼
钻具组合 BHA,套在 BHA 外面的 7in 尾管上,内
外两套管串利用下入工具连接,下入工具可以传递
扭矩。尾管可以 30rpm 的转速旋转,以克服轴向
摩阻。导眼钻头在螺杆马达的带动下旋转破岩。尾
管底端安装有扩眼钻头,如图 1 所示。
SDL 除了上述主要部件外,还设计有分流接
头,功能是将钻井液按照 50 :50 的比例分别用于
驱动螺杆马达和携带 9⅝in 套管中的岩屑,作业者
首先从 9⅝in 套管中下入造斜器,进行磨铣套管并
侧钻,由于 SDL 设计有扩眼钻头,为防止扩眼钻
头与开窗处的套管发生接触,套管开窗后首先下入
了一趟常规造斜钻具组合从 3790m 钻进至 3850m,
再利用 SDL 技术继续钻进,钻压和泵压保持平稳,
钻进至设计井深后,首先提离钻头循环清洗井眼,
投球以断开下入工具,使导眼钻具组合与尾管脱开,
然后第二次投球打开尾管顶部的循环短节,继续携
带岩屑至地面,随后下入水泥插入头和机械塞接入
尾管进行固井作业。SDL 技术使 8½in 井眼的钻井
和下套管在同一时间完成,不仅解决了尾管下入的
难题,同时节约了大量时间。
(供稿 郑德帅)
①下入工具 ②推进器 ③马达 ④扩眼器驱动
⑤ 8 ½in 扩眼器 ⑥ 6in 导眼钻具组合 ⑦ 7in 尾管 ⑧ 5in 钻杆
图 1 定向尾管钻井系统
贝克休斯 MAXCOR 井壁取芯技术
为了提供更快更可靠的取芯服务,贝克休斯对
原有 PowerCOR 旋转井壁取芯工具进行了一系列
的创新,研发了新一代的 MaxCOR 取芯技术,可
快速高效取出直径超过 1.5in 的高质量岩芯,每单
![Page 7: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/7.jpg)
52016年9月 工艺技术
位长度体积比标准旋转取芯设备所取岩芯体积多
225%。
创新内容包括:①简化复杂元件;②使用直驱
电动机代替传统的液压发动机为钻头提供动力;③
使用高级井下动力管理系统控制发动机,确保在各
图 1 取芯钻头及岩芯
种负荷及井眼温度条件下保持最大功率传输效率;
④开发了 MaxCOR 钻头控制系统,使钻头转速比
上一代旋转取芯工具快三倍;⑤通过扩大主轴的兼
容性,扩大了取芯直径。
在各种作业条件下,MaxCOR 取芯技术每次
取芯均可回收 60 个样品。即使在 175MPa 高压、
205 ℃高温的极端恶劣环境下,也能获得较高的
取芯收获率。2010 年,MaxCOR 井壁取芯技术
在巴西深海油田第一次成功测试。作业者要求在
Campos 盆地主要储层中取芯 90 个,实际完成取芯
94 个,平均每个岩芯取芯用时 4 分 36 秒,岩芯最
大长度 2.5in,平均 2 in。多次作业情况下,岩心收
获率达到 97%。除了深海作业,该技术成功应用于
美国页岩油气田作业,包括 Eagle Ford, Marcellus,
Niobrara 和 Bakken 等,在页岩区块使用该技术获
得了高质量的岩芯。图 1 为取芯钻头及岩芯样品。
(供稿 闫 娜)
页岩与流体相互作用测量新方法
为了评价非常规页岩储层与钻井流体之间的
相互作用关系,MI-SWACO 公司开发了一种新的
评价方法——页岩压入法,其实验设备见图 1。设
备可测定压入岩样至设定深度所需要的力,并通过
力的大小确定页岩和流体相互作用的程度。该设备
最高可施加 1600 磅的力,并有多种不同大小和形
状的压头可供选择。
实验时装置的球形压头以一定的速度压入岩
石直至达到预先设定的力(50 磅),并记录该过程
中力和压入深度的关系曲线。力和压入深度曲线的
斜率表征了该页岩的硬度。实验中首先在岩样浸泡
之前进行一次测定,作为基线;随后在实验流体中 图 1 页岩压入实验装置
![Page 8: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/8.jpg)
6 第6卷 第3期石油工程科技动态
图 2 不同流体浸泡后的页岩压入实验结果
表 1 压痕实验结果:浸泡 24 小时后页岩硬度变化
基线斜率 24h 后斜率 降低程度
基础油 283 262 7%
16% NaCl 317 245 23%
3% v/v KLASTOP /3% v/v POROSEAL in FW 245 145 41%
3% v/v KLASTOP in FW 296 160 46%
6% v/v SILDRIL L in FW 311 136 56%
10 ppb EMI-2545 in FW 293 122 58%
清水 296 123 59%
浸泡一定时间后再进行一次测定。浸泡前后斜率的
变化既可以表明岩石硬度的降低程度。图 2 为相同
的岩石在不同的流体中浸泡后的压痕实验结果。在
图中可清晰的发现岩石在不同流体中浸泡 24 小时
后硬度降低程度之间的差别。浸泡前后曲线平均斜
率见表 1,可见清水对岩石影响最大,而基础油对
岩石影响程度最小,其他五种体系的影响介于这两
者之间。
该方法是一种定量测定页岩与流体相互作用
的有效方法,已在非常规页岩储层评价中取得了
应用。
(供稿 高书阳)
基线 油 水基钻井液 1 水基钻井液 2 水基钻井液 3 水基钻井液 5
清水
压入深度 /mm
水基钻井液 4
力 /磅
50
40
30
20
10
00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
![Page 9: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/9.jpg)
72016年9月 工艺技术
表 1 含 POROSEAL 的 ULTRADRIL 体系性能
性能 设计值 最小值 最大值
密度 1.22-1.35 1.22 1.32
YP,lbm/100ft2 45-55 30 48
6rpm 读值 16-20 12 19
API,mL/30min <3 2.4 3
pH 9.5-9.8 9.5 9.8
MBT(坂土含量),lbm/bbl <5 0 5
ULTRAHIB 抑制剂,% 3-3.5 2.9 3
POROSEAL,% 3 2.5 3
ULTRAFREE 表活剂,% 3 2.9 3
ULTRACAP PLUS 抑制剂,lbm/bbl 2-2.5 2 2.7
M-I SWACO 公司 ULTRADRIL高性能水基钻井液
斯伦贝谢 M-I SWACO 公司 ULTRADRIL 高
性能水基钻井液是 POROSEAL 与 ULTRADRIL
形成的复配钻井液体系,具有良好的抑制性能,
体系由三种主处理剂组成,分别为 ULTRAHIB、
ULTRAFREE ROP 和 ULTRACAP PLUS。 其 中,
ULTRAHIB 为聚胺类页岩抑制剂,聚胺通过粘土
活性形成化学键,紧密堆积阻止水分子进入粘土
颗粒间的孔隙达到抑制粘土水化、运移的目的。
ULTRAFREE ROP 为表面活性剂,通过对钻屑和
金属表面的包覆有效降低因粘土水化可能造成的卡
钻风险,该表面活性剂也有效降低了泥包风险并提
高了钻速。ULTRACAP PLUS 为小分子量丙烯酸
共聚物类页岩抑制剂,能够有效包裹钻屑、抑制粘
土分散。通过在粘土表面吸附并形成保护膜,阻止
钻屑相互粘结。而 POROSEAL 为共聚物降滤失封
堵剂,能够封堵微裂缝,降低页岩失稳风险。此
外,该体系中还添加了 6 lbm/bbl 的井壁强化材料
G-SEAL PLUS(一种工业炭黑和石墨架桥剂),以
及 15 lbm/bbl 的碳酸钙。ULTRADRIL 体系性能如
表 1 所示。
ULTRADRIL 高性能水基钻井液成功解决了阿
布扎比海上 Laffan 和 NahrUmr 地层井壁失稳问题,
提前 9 天钻穿 900m 非均质层状页岩地层。
(供稿 董晓强)
![Page 10: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/10.jpg)
8 第6卷 第3期石油工程科技动态
一种新型硼基纳米钻井液润滑剂
近年来,人们致力于开发多种纳米材料润滑剂
以提高水基钻井液的润滑性能。在过去的五年中,
石墨烯和氧化钼基的润滑剂受到广泛关注。但是这
种固体润滑剂受制于其加工技术和成本因素,难以
在现场应用。脂类润滑剂是另一类被广泛关注的润
滑剂,其中有机硼酸酯具有良好的抗氧化能力、低
毒、防磨损等特点。但是由于有机硼酸酯易水解生
成硼酸,限制了其在润滑剂中的应用。针对上述问
题,Platinum NanoChem(PLC)公司利用纳米技术,
研发出一种硼基纳米材料处理剂 PQCB,与传统有
机硼酸酯不同,PLC 公司在硼酸酯分子上引入 N-
杂环结构,从而提高了其水解稳定性和抗高温能力。
其抗温达 200 ℃,具有良好的高温稳定性,且可生
物降解。在 200 ℃下,密度为 1.20 g/cm3 的水基钻
井液加入 5 % 硼基纳米材料处理剂,润滑系数降
低 80 % ,密度为 1.62 g/cm3 的水基钻井液润滑系
数可降低 52 %。与常规的润滑剂相比,这种硼基
纳米材料可改善钻井液的流变性和滤失性能,可有
效降低高温高压滤失值。这是由于这种硼基纳米材
料高温稳定且能够有效抑制聚合物材料的分解。
在缅甸高温井现场应用中,未加入 PQCB 前,
机械钻速低,钻具磨损严重;加入 PQCB 后,机
械钻速由 3 ~ 4m/h 提高至 9m/h。该井的井底温度
达到 176℃,但未发生 PQCB 降解失效的问题。现
场使用中,加入 3% 的 PQCB,钻井液塑性粘度降
低 25%,但动切力变化不大, API 滤失量降低 30%
以上。钻井液的润滑系数降低 36.36%,渗透率恢
复值达到 41%,而商用润滑剂的润滑系数降低大约
13.64%、渗透率恢复值为 49%。图 1 为加入 PQCB
前后现场钻井液性能对比。
此外,与其他酯基润滑剂相比,硼基纳米材料
在钻井液中不会发生水解反应发泡,从而降低硅基
和醇基消泡剂的用量。这种硼基纳米处理剂可以生
物降解,降低钻具的磨损,从而降低钻井综合费用。
(供稿 孔 勇)
图 1 加入 PQCB 前后现场钻井液性能
现场泥浆3%PQCB
活性泥浆无 PQCB
现场泥浆无 PQCB
YP, lb/100ft2 PV, cP API Fluid Loss, ml
活性泥浆3%PQCB
现场泥浆3%PQCB
现场泥浆1.5%PQCB
基浆无PQCB
现场泥浆2.5%PQCB
35
30
25
20
15
10
5
0
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
![Page 11: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/11.jpg)
92016年9月 工艺技术
新一代超高性能水基钻井液体系
——PURE-BORE 钻井液
钻井工业一直寻求一种简单而理想的流体作
为钻井液,其具有性能高、成本低、易于使用和维护、
对油气层无伤害且具有环境友好。传统的钻井液体
系在除了水、坂土、重晶石以外还要加入页岩抑制
剂、增粘用剂、降失水剂、润滑剂、稀释剂等处理
剂。针对上述问题,英国 MGS 公司开发出了一种
水溶性聚合物 Pure-Bore 作为钻井液处理剂,并在
此基础上形成了新一代超高性能水基钻井液体系。
Pure-Bore 水溶性聚合物是一种特殊分子设计
的聚合物,富含羟基、胺基等吸附基团,可快速吸
附于井壁,同时分子间和分子内可相互缔合,且
分子大小为纳米尺度。与传统钻井液处理剂功能
单一相比,Pure-Bore 水溶性聚合物实现了多功能
性,可替代水基钻井液的大部分处理剂,如黄原
胶 /CMC/PAC/PHPA 等聚合物、页岩抑制剂 / 聚胺
等常规抑制剂。Pure-Bore 是一种超高抑制性聚合
物,其具有表面活性,可与钻屑和井壁表面相互
作用,形成微包被结构,增强钻井液的抑制性能。
Pure-Bore 具有高剪切稀释性,分子间可相互交联
形成网状结构,大幅度降低泥浆当量密度,优化钻
井液水力参数,提高井眼清洁能力。在分子尺度上,
Pure-Bore 是一种纳米封堵材料,可有效封堵地
层的微裂缝,降低钻井液的滤失量。此外,Pure-
Bore 还是一种环境友好材料,可以生物降解,可
在北海的英国和挪威两侧直接向海排放,能够降低
环境污染。
以 Pure-Bore 为主剂形成的高性能钻井液体系
具有体系成分简单的特点,其典型盐水体系配方为:
1.7 % Pure-Bore + 1.7% 防漏堵漏剂 + 5%KCl+25
%NaCl+ 0.2%NaOH+ 重晶石。在该体系中,水溶
性聚合物 Pure-Bore 作为钻井液的抑制剂、流型调
节剂、降滤失剂和润滑剂等处理剂,实现了一剂多
用,易于现场应用和维护。Pure-Bore 钻井液已成
功在部分美国页岩气井应用,累计进尺达 500 000
米,与传统油基钻井液相比,成本降低达 30 % 以上。
( 供稿 孔 勇)图 1 PURE-BORE 钻井液在井壁形成网状滤饼
一种页岩甜点识别新技术
哥伦比亚桑坦德工业大学基于世界三个主要
地区(美国、欧洲、中国)页岩气储层特征参数,
在现有脆性指数分析方法的基础上,提出一种识别
页岩甜点及可压性的方法,主要步骤如下:
(1) 深入开展对每个勘探目的层的矿物成分分
析,识别出主要的矿物组分,例如硅酸盐、碳酸盐
![Page 12: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/12.jpg)
10 第6卷 第3期石油工程科技动态
表 1 不同储层识别的甜点和各层的最优压裂液类型
地层 甜点 (ft) 脆性指数均值 (%) TOC 均值 (%wt) 最优压裂液
Barnett 7180-7390 61.6 3.77 滑溜水
Marcellus 5694-5700 71.05 4.57 滑溜水
Geverick Member 13933-13950 58 5.51 混合压裂液
Posidonia 5485-5555 25.5 2.27 线性胶
筇竹寺组 8740-8760 67.1 2.35 滑溜水
和粘土;
(2) 采用岩石力学参数,如杨氏模量和泊松比
深入描述每套目的层的力学特性;
(3) 采用矿物成分和弹性模量数据计算每套目
的层的脆性指数;
(4) 选择最能代表岩石脆性的参数,结合地球
化学数据识别每套目的层的甜点;
(5) 基于甜点的脆性指数分析,结合 TOC 资料,
确定压裂液类型。
为了识别最典型的甜点,汇集了各个研究区不
同深度的 TOC 数据,通过研究脆性指数和 TOC 进
行甜点识别,并确定了甜点标准:TOC>2%、BI(脆
性指数)>40%。通过分析储层脆性指数和力学性
质来优化压裂液类型,并确定了压裂液选择标准:
BI>50% 采用滑溜水;BI<20% 采用线性胶。
所建立的脆性指数综合了力学性质、岩石物理
和地球物理性质,是一种现场适用性较强的方法,
对于已开发的页岩气层、尤其是未进行过非常规资
源潜力评估的页岩气层的甜点预测具有指导性,可
获得最优的压裂改造效果。表 1 为不同储层识别的
甜点和各层的最优压裂液类型。
(供稿 卞晓冰)
一种新型缓蚀聚合物乳化酸
哈里伯顿公司 Oliveira 等发明和测试了一种
含有能溶解于油的新型缓蚀聚合物乳化酸(IEA),
这种聚合物乳化酸具有同时在酸压和支撑剂压裂中
提高携砂能力和产生足够蚓孔的特性。
(1)携砂反乳化酸配方
携砂反乳化酸配方如表 1 所示。
(2)携砂性能测试
在室温、零剪切速率下,支撑剂在 IEA(含 1%
聚合物)和硼酸盐交联液中的静态沉降实验结果表
表 1 IEA 基本配方
反乳化酸配方 体积分数(%)
合成蜡(油外相) 30
油包水乳化剂
(格里芬亲水亲油平衡比:7 :11)2 ~ 5
聚合物 A 0.8
聚合物 B 0.2
剩余的水 / 酸(15%HCl)相 66.5
![Page 13: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/13.jpg)
112016年9月 工艺技术
图 1 携砂性能测试
图 2 岩心两端压差、岩心渗透率随时间变化图
图 3 常规乳化酸和 IEA 酸化后对比
■ IEA:30:70 的油水比,
含 15%HCI 和 1% 可溶
性聚合物■ 穿透时间 ~65min
入口
入口
■ 乳化酸 :30:70 的油水比。
含 15%HCI,无聚合物 ■ 穿透时间 ~14min
■ 引用:(Buijse, Van Domelen, 1998)硼酸盐
交联液
初始状态 5 分钟后 15 分钟后 20 分钟后
初始状态 3 小时后 6 小时后 9 小时后
0:0
0:20
0:02
:39
0:04
:58
0:07
:17
0:09
:36
0:11
:55
0:14
:14
0:16
:33
0:18
:53
0:21
:12
0:23
:31
0:25
:50
0:28
:09
0:30
:28
0:32
:47
0:35
:06
0:37
:25
0:39
:44
0:42
:03
0:44
:22
0:46
:41
0:49
:00
0:51
:19
0:53
:38
0:55
:57
0:58
:16
1:00
:35
1:02
:54
1:05
:13
1:07
:32
1:09
:51
IEA (1%聚合物 )
压差p
si
渗透率m
d
时间(hh: mm: ss)
压力 渗透率
施工1006
906
806
706
606
506
406
306
206
106
6
60
50
40
30
20
10
0
图 4 聚合物乳化酸穿透后岩心 CT 扫描图
明,IEA 可以在几小时内都保持支撑剂悬浮,而硼
酸盐交联液保持支撑剂悬浮时间小于半小时,如图
1 所示。
图 2 为岩心两端压差、岩心渗透率随时间变化
图,可以看出,持续时间超过一小时以后压差才突
然下降,渗透率逐渐上升,说明酸液穿透岩心。与
Buijse 和 Van Domelen(1998) 在同类型岩心、同实
验条件下对比,IEA 的穿透时间大约是没有聚合物
乳化酸的四倍。IEA 的注入穿透体积也是乳化酸的
四倍,说明 IEA 具有很强的缓蚀性能。
IEA 和乳化酸穿透后的岩心入口端照片如图 3
所示,IEA 穿透后形成的蚓孔更集中。从 CT 扫描
图上看出聚合物乳化酸对渗透率具有较好的选择
性,如图 4 所示,当乳化酸进入高渗透率岩心中,
乳剂的状态稳定,酸液释放的速度较慢,降低了酸
岩反应速率,对岩心起到了缓慢的均匀溶蚀作用。
同时,其较高的粘度减小了酸液的滤失程度。在低
渗透率岩心中,乳剂分解,分离出的酸液加快了酸
岩反应的速率,形成了一条贯穿岩心的蚓孔,起到
了深穿透的作用。
(供稿 周 )
岩心入口
岩心入口
岩心出口
岩心出口
![Page 14: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/14.jpg)
12 第6卷 第3期石油工程科技动态
含 CnF 添加剂的复合纳米压裂液
阿布扎比海洋油气均为碳酸盐储层,酸化压裂
是一种必要且最为有效的增产手段。为了有效地提
高产量,阿布扎比海洋作业公司的研究人员研选了
一种被称为复合纳米流体的添加剂,实验证明添加
CnF 添加剂的酸液能够增产 40%。
酸液配方的基质酸仍然是 HCl,一般来说,白
云岩用 28% 的 HCl,灰岩用 15% 的 HCl。添加剂
的使用也是根据储层流体和岩性的不同来决定。酸
液中还添加了一种新型的复合纳米添加剂 CnF,这
是一种生物溶解和表面活性剂的混合物,它可以添
加其它功能团到纳米液滴中,诸如页岩稳定剂、破
乳剂、起泡剂或者沥青、石蜡溶剂和抑制剂等。
CnF 的溶剂是柠檬烯,是纯生物产品,在结构
和溶解能力上和二甲苯相仿。CnF 的液液界面使得
自身被地层吸受的比例大幅降低。进入油藏后,就
会有更多的表面活性剂存在于油水和气水界面发
挥作用。与普通表面活性剂相比,添加 CnF 以后,
表面活性剂被吸收的比例降低,因而表面张力大幅
度降低,接触角保持在 60°,液体初始流动压力降
低,因子达到 4。由此,可以返排更多的液体并且
提高了相对渗透率,增加产量。
目前,含有 CnF 添加剂的复合纳米压裂液已
经完成室内试验,显示了较好的效果,下一步将由
第三方实验室进行验证。
(供稿 黄 静)
贝克休斯 Integrity eXplorer 固井质量评价技术
在固井过程中,导致水泥被井筒内泥浆污染的
因素有许多,这些因素会降低水泥的密度和声波阻
抗特性。当水泥的密度小于 11 磅 / 加仑时,用于
评价固井质量的声学技术的分辨率会迅速下降,这
些现有的技术通常会把“被污染的水泥”或“低密
度水泥”解释为“部分胶结”或“未胶结”状态。
贝克休斯研发的 Integrity eXplorer 固井质量评价技
术能够提供较大的水泥密度可测范围,不受井下环
表 1 主要技术规格
工具长度 19 ft 11-1 /4in(6.08 m)
最小套管尺寸(外径) 4-1/2 in(114.3 mm)
最大套管尺寸(外径) 16 in.(406.4 mm)
最大工具外径 3-5/8 in.(92.07 mm)
最大测井速度 30 ft/min(9.14 m/min)
最大工作压力(耐压) 20000 psi(137.9 MPa)
最高工作温度(耐温) 350 ˚F(177 ℃)图 1 水泥胶结测井仪 Integrity eXplorer
![Page 15: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/15.jpg)
132016年9月 工艺技术
境条件的限制,现场即可获取实时数据,作业人员
可迅速做出决策,节约作业时间和费用。
Integrity eXplorer 固井质量评价技术的主要特
点:①使用专门的电磁 - 声波换能器传感器技术,
适用水泥密度范围大,当水泥密度低至 7 磅 / 加仑
时依然有效,因此这项技术可用于评估被污染的、
低密度的和含气泡的水泥;②传感器安装在垫片
上,使其适应测井工具和套管有一定程度的偏心情
况,保证测井的准确性,因此,该工具也是弯曲井
段的理想选择;③评价固井水泥是否存在微环隙时,
Integrity eXplorer 技术无需进行昂贵且耗时的向套
管加压这一步骤,只需进行单趟测井;④ Integrity
eXplorer 技术直接对套管上发出声波,既能在充满
气体的井筒进行测量,也能在发生气侵的泥浆系统
中进行测量,能够在任何井筒流体的环境下对水泥
胶结质量进行测量。
根据 Integrity eXplorer 提供的现场数据,作业
者能够更加迅速地确定本次固井能否达到长期的层
间封隔的效果。贝克休斯在两个充满气体的试验井
中使用 Integrity eXplorer 固井评价技术,即使在有
井口压力的情况下作业,也能够成功获取到固井质
量评价的数据。
(供稿 朱祖扬 张晋凯)
新型高频套管超声测井仪器
及其在玻璃纤维套管固井评价的应用
图 1 仪器结构图和信号提取
Rfc
Tfc
Rc2
分离式稳定器
电路组件
机械部分
补偿器
液压油腔
泥浆传感器
马达部分
组合式分离器
头部传感器
井眼流体
介质 f
前波
玻璃套管
后波
介质 c
胶结物传感器 /探测器
介质 2
随着玻璃纤维套管的抗压、抗温能力不断改善
和生产成本大幅降低,在地下水监测、二氧化碳、
盐水注入、地热及油气井方面开始获得应用。玻璃
纤维套管具有低声速的特征,并且共振频率低于常
规的超声测井仪器的频带范围,其固井质量评价难
度较大。威德福研究人员研究了一种新型的高频超
![Page 16: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/16.jpg)
14 第6卷 第3期石油工程科技动态
声测井仪,仪器由电子元件及机械探头、上下扶正
器以及在仪器前端的扫描探头组成。顶端超声扫描
传感器可以进行多种径向测井,一般在每秒内可进
行 6 次扫描。改良后的高频传感器有一个中心频率
及带宽。带宽可以及时地将玻璃纤维套管内的内部
反射和套管表面的外部反射信号分开,见图 1。因
此,初始反射能够及时消失,从而不会干扰二次反
斯伦贝谢 EMLA 钻头前实时分析
钻头前随钻电阻率的测量可以实现钻头前地
层性质的实时分析,增加井眼轨迹的调整时间,达
到前方地层实时预测目的。斯伦贝谢联合挪威石油
公司开发了钻头前地层随钻电阻率仪器 (EMLA),
从而实时降低钻井成本及风险。
EMLA 仪器可以用于 12¼in 及 14in 的井眼,
为模块化结构,由一个低频的 EM 发射器安装在旋
转导向钻井系统上、钻头后 1.8m 位置。发射器可
以在钻头周围及钻头前方产生多频感应电流,产生
的感应磁场可以由钻柱后空间位置上隔开的 2 到 3
个接收器进行记录,如图 1 所示。另外,在钻头后
3m 加了一个传播电阻率测量装置。钻头前的地层
结构信息可以通过大量信号处理与反演,将仪器周
围敏感性信号及钻头前分隔开。在处理反演方面,
与远探测传播电阻率相似,钻头前测量解释完全基
于全自动的反演流程,并通过图形用户界面显示,
以提供清晰的储层结构信息,并便于钻井决策。
EMLA 的钻头前预测功能取决于发射器及接
收器的间距、频率、电阻率特征、储层厚度及钻头
前电阻率的对比度。通过多次现场试验,EMLA 可
以实现钻头前 5 到 30m 测量。在挪威的一口油井
进行应用,降低了钻井过程中上覆压力引起垮塌及
压力衰减层破裂风险。这口井井眼尺寸为 12¼in,
实时数据分析后,精确确定了套管下入位置,并且
在接近储层时降低泥浆密度来保护储层,防止储层
的破裂,在钻遇储层 3m 前进入 Mine 地层,储层
电阻率为 5Ω·m,上部泥岩层电阻率在 1 ~ 2 Ω·m。
墨西哥湾底部盐岩层不明确,并且无法从地震上
解释,在一口井钻井过程中最大化设置 EMLA 仪
器,优化操作环境,最终在仪器上增加了第三个
射信号。宽频带的传感器可以允许尖脉冲,以减少
回波的干扰。另外,仪器还采用新的算法进行回波
分离。
此仪器已经在大巴黎盆地的地热井内获得成功
应用,完成了 9⅝in 套管水泥胶结评价、7in 玻璃纤
维套管与 9⅝in 钢套管之间的环形水泥胶结评价。
(供稿 秦黎明)
图 1 仪器结构图
电阻率 TX
间距 #2 (20-22m)
间距 #1 (10-12m)
组合式旋转导向
RCV#2 RCV#1LWD 仪器 LWD 仪器
![Page 17: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/17.jpg)
152016年9月 工艺技术
图 2 盐岩识别
-40
-30
-20
-10
0
10
RvRh
R (Ohm-m)
67.5222.807.702.600.880.3030m
-40
-30
-20
-10
0
10
0.1 1 10 100 1,000 10,0 5 10 15 20 25 30 35 40
EMLA 接收器来最大化的探测钻头前距离。三个
接收器离发射器的位置为 10.9m、21.5m、35.3m。
并且钻前对数据进行了模拟,能够探测 30m 的范
围地层。实时钻井过程中,多次井眼调整,并且及
时在 30m 内发现了盐岩层,如图 2 所示,尽管围
岩电阻率在 1 ~ 2Ω · m,低对比度条件下,井斜
在 30°左右时成功探测到了 5m 厚度的油层,电阻
率值在 4.6Ω · m 左右。
(供稿 秦黎明)
斯伦贝谢新型大井眼核磁共振
随钻测井仪器及评价应用
斯伦贝谢研发了新型 LWD 核磁共振测井仪
(NMR),能够在高泥浆流速、大井眼条件下应用,
并且还可以保持短回波间隔及较高的高垂直分辨
率。针对不同的岩性、泥浆类型、烃类类型及实时
评价分析进行了实验,能够实时分析储层孔隙度、
岩石质量、烃类性质及储层可生产性等特征,为早
期勘探与开发提供精确的分析。8.25 inLWD 测井
仪采用对称性设计,与 6.75in 仪器相似,但增加了
操作范围,详细的技术参数见表 1,仪器结构见图 1。
静态及无线频率磁场区域关于仪器轴向对称,形成
样品环形区域。另外,仪器增强了泥浆流速及压力
等级。NMR 仪器采集过程中,采用三种方法来降
低仪器的侧向摆动对测量结果的影响:一是低梯度
磁场采用环形设计,横向移动不会明显改变磁场幅
表 1 仪器参数
钻铤尺寸 (in) 6¾ 8¼
井眼尺寸 (in) 8¾ 到 10⅝10⅛ 到
12¼
探测深度 (in) 14 17
仪器长度 (ft) 37 38
最大承受压力 (kpsi) 20 20
最大承受温度 (℃ ) 150 150
流速范围 (gpm)300-600400-800
300-600400-800
狗腿度极限 ( °/100ft)旋转 ( 顶 )滑动 ( 底 )
81616
71414
最小回波间隔 (μs) 600 600
频率 245-250kHz 260kHz图 1 仪器结构图
稳定器
测量区域
天线 泥浆流动
环形磁铁
![Page 18: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/18.jpg)
16 第6卷 第3期石油工程科技动态
度;二是可以通过加上底部钻具组合来模拟仪器移
动,优化仪器位置;三是仪器采用稳定器。高泥浆
速率需要仪器具有更强的抗腐蚀性,比如涡轮发电
机设备需要提供不同动力满足泥浆速率的要求。研
究人员对涡轮发电机转子、定子提供的电源动力和
泥浆速率进行了模拟和分析。
该仪器在两个区域进行了应用。第一个区域为
厄瓜多尔地区的 COCAK-40 井砂岩及碳酸盐岩地
层,此仪器施工过程中,采用 12in 的稳定器,钻
前核磁设计合理,扫描时间为 40s 条件下钻时为
45ft/hr,极化时间为 13s,可满足碳酸盐储层需要。
并且针对 A、B、C、D 四个区域储层进行了取心
实验,确定了 T2 截止值。第二个区域为墨西哥湾
的油基泥浆井,井眼尺寸为 12.25in,并且配合储
层压力实时测量仪、声波、密度及中子等仪器进行
实时分析。获取了精细的孔隙度、渗透率、T2 分布,
并且进行实时反演,确定了储层有利位置。
(供稿 秦黎明)
Meta Internal Clad 井下隔离技术
目前油气井层间隔离的难题让作业者只能依
靠多层管柱结构进行生产作业。而 Meta 公司研发
的 Internal Clad 技术解决了上述难题且提高了油井
产量。
Internal Clad 工具(图 1)可以通过电缆或连
续管作业,能快速便捷重建井筒完整性,在复杂井
况下可以灵活的通过大斜度井段,在内径变化极小
的条件下将选中层位隔离出来,消除多层管柱结构
生产方式的局限性,解决各种复杂的井下隔离问题,
不仅可以提高油井的完整性,还为作业者优化生产
效率并灵活安排不同储层的生产时间和次序提供了
手段。
主要特点包括:
(1)井筒完整性。如果作业过程中遇到意外状
况, Internal Clad 技术通过在金属防护层段形成柔
性金属接触实现封隔,无论是要封堵的射孔,发生
泄漏的井下管柱接头,还是被腐蚀的套管,或是遭
遇水侵的隔离带,都可通过该技术在井筒中建立坚
固的密封,进而重建油井的完整性并将产能最大化。
(2)金属护层 - 内径损失最小化。Internal Clad
技术能在原有套管或油管直径变化极小的前提下穿
过原有金属防护层,并在其下部安装相同直径的护
层,帮助作业者提高储层的产量和采收率。
(3)封隔无效射孔。Internal Clad 技术能快速
便捷的封隔没有生产效益的射孔,同时不会明显影
响井下管柱内径,能够最大化产能。
Internal Clad 技术在 Far East 公司的气井中进
行了应用,在井筒中成功安装的金属防护层隔离了
井深 3250m,120℃高温下的无效射孔,将产气量
从 0.3 MMCF(百万立方英尺)增加 2.0 MMSCF
(百万立方英尺),恢复了气井的产能。
(供稿 牛成成)图 1 Meta Internal Clad 井下隔离工具
![Page 19: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/19.jpg)
172016年9月 工艺技术
小直径、储存式油基泥浆微电阻率
成像测井仪及应用
电阻率扫描成像已经广泛应用于地质、岩石
物理及地质力学方面。威德福研发了一种新型的
小直径、储存式油基泥浆成像测井仪,可用于小
井眼、高狗腿度、水平井等复杂井眼条件的成像。
新型仪器总长度 18.63in,主体直径 2.25in,
最大直径 4.1in。仪器的垂向分辨率在 0.4in,同时
地质特征的分辨率会更高,小于 0.4in,能够实现
高电子对比度信号的探测。测量部分由机械短节、
8 个臂、测量极板及定向短节组成,详细的仪器结
构见图 1。上部四个臂交叉连接,以仪器为中心,
使得在水平井中也能保证极板的应用,如图 2 所示。
下部四个臂是独立的,可实现 6 条井径测量,两条
井径产生于上部四个极板,四条井径产生于下部四
个极板。6 条独立的井径测量及一体化的定向短节
可传输精确的井眼几何形状。仪器的绝大多数电子
元件为模块化组装,以实现极板和仪器部分之间的
电子通讯,使得仪器更能抗干扰和具有较强的稳定
性。仪器还能够实现 9000m 深度高精度数据的存
储,主要仪器参数见表 1。
该仪器已经进行了 80 余口井的施工,其中
水平井施工 29 口井,并且仪器能够适应在含水
从 2% 到 35% 变化的油基泥浆系统及从 2000 到
30000ppm 变化的水矿化度下施工,获得高精度的
图像。另外,水平井最大施工长度达到 19800 英尺。
(供稿 秦黎明)
表 1 仪器技术参数表
仪器指标 参数
数据微电阻率成像、井眼几何及多臂
井径
测量速度 2000ft/ 小时
测量范围0 到 180 井斜,0 到 360 方位,
电阻率范围从 0.2 到 10000
垂向分辨率 0.4 英寸 (10mm) 电阻率测量
井周分辨率 0.2 英寸 (5mm) 电阻率测量
精度井径:± 0.2(5mm), 井斜 (±0.1
度 ), 方位±5 度
分辨率 0.5 英寸 (12.7mm)
井眼流体 油基泥浆、柴油及合成泥浆
最大外径 4.1 英寸 (104mm)
长度 18.63 ft (5.68 m)
重量 141 lb (64 kg)
最大温度 302 ˚F (150℃)
最大压力 15000 psi (103 MPa)
最大井眼直径 13 in (330 mm)
最小井眼直径 4.6 in (117 mm)
图 1 仪器结构图
图 2 仪器图片
2.0ft(0.61m)
探头部分
4.1in(104mm) 极板
2.25in(57.2mm)
存储器 定向模块 18.63 ft(5.68m)
![Page 20: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/20.jpg)
18 第6卷 第3期石油工程科技动态
多次激活旁通阀工具
多次激活旁通阀是一套可多次打开和关闭的
短节,一般安装在定向、提速和随钻测井等特殊钻
具组合中,可根据井下工况及时打开、关闭进行特
种作业,增强特殊钻具组合的适用性,有利于提高
生产效率,降低井控风险。多次激活旁通阀在随钻
堵漏作业、注酸作业、修井及完井作业中可保护井
下钻具组合,在扩眼作业中可辅助提高切削效率,
在水平井、定向井钻井中可提高环空流速,增强井
壁下侧清洗能力。多次激活旁通阀主要技术优势:
①可实现不起钻堵漏等特殊作业,缩短钻井周期;
②停泵时旁通阀自动关闭,避免可能出现的 U 形
管效应或井控问题;③不受井下工具、仪器和钻头
水眼限制,可实现大排量洗井;④可有效清除定向
井和水平井段岩屑床;⑤可有效保护井下仪器及动
力钻具;⑥可实现多次井下开关作业。
目前主要有 DSI 公司的 PBL 多次激活旁通阀、
Baker Hughes 公司 XP 循环阀、XDT 公司 TAZ 无
限次激活旁通阀、国民油井公司 MOCS 工具以及
威德福公司的 JetStream 钻井循环阀。
(1)控制方式
目前,多次激活旁通阀主流的控制方式是机
械(投球)液压激活方式,包括纯投球液压式,以
及在投球激活的基础上辅助以地面钻井泵控制井下
流体压力和流量。投球激活方式需要增加地面投球
设备,会对钻柱内通径造成影响,降低流速、增大
压力损耗,并且影响其他工具下入。威德福公司
RFID 激活方式可将多个循环阀组合使用,实现选
择性激活。
(2)激活次数
采用多次投球激活的工具需要精确投球计数,
激活次数受限于球篮短节的最大容量,并且球篮短
节需专门起下钻进行清理,影响作业效率,增大作
业风险。目前可实现单趟下入无限次激活的旁通阀
有 3 种形式,一是类似于国民油井公司的 MOCS
工具,改进部分机械结构,可实现无限次激活;二
是类似 XDT 公司的 TAZ 工具,激活球采用特殊材
料,可在井下自然降解,无需球篮短节,不影响其
他工具如测井工具的通过;三是采用如威德福公司图 1 PBL 多次激活旁通阀工作原理
图 2 PBL 旁通阀打开过程 图 3 PBL 旁通阀关闭过程
a、激活状态 b、锁定状态 c、复位状态 d、球篮短节
投开阀球 开阀球到位 打开旁通阀 关闭球到位 阀关闭 恢复正常作业
![Page 21: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/21.jpg)
192016年9月 装备工具
的 RFID 电控方式实现无限次激活,且可以同时监
测井下的状态信息,便于工具性能验证。
(3)工具结构
机械投球式的主流结构通过滑套阀启闭旁通
口,通过转位机构锁定状态位,而采用转位机构会
使状态位的切换受限于索引套筒的路径,无法实现
状态位之间的自由切换。威德福公司的 RFID 循环
阀采用液压缸自动补偿锁定的方式,克服了这个缺
点。多次激活旁通阀的发展趋势是单趟下入无限次
激活和远程智能控制。
DSI 公司的 PBL 多次激活旁通阀由开关球组、
旁通短节和球篮短节 3 部分组成。开关球组按照球
径由大到小排序,依次是激活球、2 个完全相同的
复位球以及锁定球,其中激活球和锁定球采用树脂
材料制成。旁通短节采用滑套阀控制流道启闭,激
活方式为投球激活,投球后钻柱内憋压压缩弹簧,
内滑套下行打开旁通端口。内滑套以及工具外壳上
的 2 个旁通端口都设有球座,当井下流体压力达到
预设的临界压力时剪断落在球座上的激活球或锁定
球。PBL 工具激活方式的关键是通过地面钻井泵
控制井下流体压力大小。PBL 多次激活旁通阀工
作原理如图 1 所示,它有激活和锁定 2 种工作状态。
激活状态时 2 个旁通端口全打开,钻柱内封堵,可
进行井眼清洗、随钻堵漏或其他作业。锁定状态时
仅 1 个旁通端口打开,锁定球在较小的流速和压力
下被泵送到井下,通过立压上升确定锁定球到位后,
地面停泵,实现锁定,在该状态下可以进行流体驱
替等作业。图 2、3 为 PBL 旁通阀打开和关闭过程。
目前,国内尚无多次激活旁通阀产品,国外多
次激活旁通阀结构参数如表 1 所示。
(供稿 谷 磊)
哈里伯顿 BaraLogix 钻井液检测器
由 哈 里 伯 顿 公 司 设 计 的 钻 井 液 检 测 器
BaraLogix DRU 是一种全自动流体密度和流变性检
测装置,在钻井过程中能够提供实时钻井液数据,
操作人员能根据“实时”的钻井液体数据来调整钻
井方案,为钻井过程中决策的制定提供有效数据支
持,减少作业风险、提高钻井效率,以便达到最佳
的钻井效果。
(1)基本原理
BaraLogix DRU 是自动化设备,安装在钻井现
场的泥浆罐附近,能够实时监测钻井液体的密度、
流变特性数据。设备主要由自动氮气发生和吹扫装
置组成,并配备有泥浆供应和回收管线、气源管线,
表 1 旁通阀参数对比
公司 型号 外径 /mm 激活方式 单趟激活次数
DSI PBL 73.03~241.30 投球 + 钻井泵 ≤ 6
XDT TAZ 165.10 投球 无限
贝克休斯 XP 196.85 投球 受限于球篮容量
国民油井 MOCS 120.65~203.20 投球 + 钻井泵 无限
威德福 JetStream 133.35~241.30 RFID 无限
![Page 22: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/22.jpg)
20 第6卷 第3期石油工程科技动态
能够连接局域网。连接装置采用标准尺寸,适用于
大多数钻台连接管线。该设备对钻井液体的密度每
分钟检测一次,对流变性能每十五分钟检测一次,
数据由哈里伯顿公司的 InSite 数据采集系统收集、
传输。InSite 系统能够根据需求进行特定的数据筛
选,并可以实时查看。
(2)主要特性与优势
主要特性:①实时的流体性质数据;②钻井液
体密度能够做到每分钟检测一次;③提供六种流变
性质检测方案,最高频率每 15 分钟检测一次;④
采用模块化设计,结构紧凑;⑤占地面积小,设备
维护简单方便。
优势:①降低钻井风险。拥有比人工钻井液检
测系统更高的数据收集效率,使更准确的井下数据
分析、模拟成为可能,提高了钻井安全系数;更多
的井下液体数据保障了对控压钻井的更精确控制。
②提高钻井效率。实时数据能够提供钻井液体性质
连续变化趋势,减少非作业时间;实时数据帮助操
作人员优化钻井方案。
该技术在加拿大多个地区的漏失层和高温高
压地层成功应用。
(供稿 牛成成)
新型非爆破型封隔器坐封工具
以往桥塞、封隔器等工具的坐封常采用爆破方
式或者水力坐封方式,爆破方式工具存在运输和安
全隐患,而水力坐封工具的坐封能力有限,近年来
关于坐封工具的研究主要朝着非爆破型方向发展。
Probe Holdings 公司研发了一种新型机电坐封工具,
该工具安全高效;操作简便;可靠性高,并可以大
幅降低作业成本。
新型机电坐封工具采用触摸式交互屏幕
图 1 新型机电坐封工具、Cyclops Touch 触摸交互
屏幕以及一键重置设置示意图
触控界面 重置插头 水力模块 适配器接口
电源 / 电池 模块
驱动 / 泵 核心模块
Cyclops Touch,该交互屏幕位于工具表面,采用最
新技术使其适用于井下的高温、高压条件,并同时
适用于油井和气井,如图 1 所示。通过触摸屏的简
单操作就可以对工具进行设定,不需要对工具进行
任何拆卸和组装,不会对工具造成任何可能的损坏。
新型机电坐封工具设有一个自动重置功能,可
以在一分钟之内对工具进行快速重置,新工具主要
分为三个部分:电源模块、Cyclops Touch 触摸屏
模块和水力模块。每个模块都进行了针对性设计,
![Page 23: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/23.jpg)
212016年9月 装备工具
贝克休斯 BASTILLE 高温高压
可取式生产封隔器
BASTILLE 封隔器专门设计用于极度高温高
压井况,作业后能完全回收。在温度 232℃,压力
表 1 技术参数表
套管规格
套管尺寸 9.625in
套管重量 47-53.5lb/ft
封隔器规格
连接 5.5in
内径 4.465in
外径 8.310in
温度范围 93-232℃
封隔压力 137.9MPa
138MPa 的极端井况下能够提供 V0 级别的密封能
力。
封隔器下入到设计位置后,通过管内打压一
趟管柱完成作业。封隔器可通过螺纹直接连在生
产管串上,或者连接在锚定密封总成装置上,便
于不用解封就能回收生产油管。不同于永久式生
产封隔器需要钻除作业,BASTILLE 封隔器剪
切——释放的特点使其可以通过化学切割或贝克
休斯专用的 Mechanical Pipe Cutter ™工具进行回
收。BASTILLE 可取式生产封隔器技术参数见表 1
所示。
(供稿 戴文潮)
采用特殊的设计参数确保工具的可靠性和应用便捷
性,其中的非弹性密封设计使工具可以连续工作高
达 50 次而不需要重新校正。
2015 年 4 月,该工具由 Statoil(挪威国家石
油公司)首次应用于挪威大陆架,并取得成功。
Interra 能源服务公司
AccuStimTM 跨座式封隔器
Interra 能源服务公司 AccuStimTM 跨座式封隔
器可以一趟管柱实现多级完井 / 压裂等作业。封隔
器的高速注射端口对于不同注入速度的施工具有广
泛适应性。封隔器具有全面密闭的特性,可以避免
支撑剂和岩屑对工具机械操作的影响。同时,仪器
的旁路系统缩短了作业时间,提高了作业效率。表
2015 年 5 月至今,已经有 20 套该新型工具被 5 家
不同的公司应用于现场作业,产品覆盖 25 个不同
的油田,并且作业成功率为 100%。
(供稿 侯 磊)
图 1 AccuStimTM 跨座式封隔器图片
![Page 24: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/24.jpg)
22 第6卷 第3期石油工程科技动态
表 1 AccuStimTM 跨座式封隔器参数
AccuStim 尺寸 最大封隔器外径 带扩展拖动块的最大外径 端口流动面积 压力 温度
3.5″ 2.75″ (69.85mm) 3.202″ 155.3cm2 69MPa 230℃
4.5″ 3.75″ (95.35mm) 4.319″ 155.3cm2 69MPa 230℃
5.5″ 4.6″ (116.84mm) 5.094″ 155.3cm2 69MPa 230℃
1 为 AccuStimTM 跨座式封隔器参数。
AccuStimTM 跨座式封隔器主要优势:单趟压
裂多层、使用硬质合金降低磨蚀、较大的压裂端口
面积、通过自平衡阀实现更有效封隔、旁通阀自动
新型全通径无限级分段压裂工具
Interwell 公司研发了一种新型的全通径无限级
分段压裂工具 InterFracTM,如图 1 所示。常规多级
滑套通过将滑套预置在套管管柱中,并逐一投球,
从水平段趾端开始压裂直至全部压裂结束,并进行
返排投产。然而,InterFrac 技术则是从水平井跟端
开始压裂,其原理为:将滑套与筛管组成的管柱随
套管连接入井,通过地面泵送打开工具短节和憋压
球,达到第一级滑套位置时,通过管内加压将打开
短节内的 1# 憋压球从上部变径球座压至短节下部
变径球座并打开滑套压裂第一级,再从地面泵送同
样直径的 2# 憋压球至短节上部变径球座处,通过
管内加压将打开短节推至第二级滑套,同时第一级
滑套自动关闭,打开短节下部变径球座处的憋压球
落至井底,重新投入的位于短节上部变径球座处的
图 1 InterFrac 全通径无限级滑套及打开工具短节
图 2 无限级滑套结构图
图 3 1# 憋压球打开滑套
图 4 2# 憋压球将打开工具推至下一级滑套
平衡工具、偏流器将压裂液导入地层、三密封设计、
具备数据记录系统等。它可以部署在连续油管中或
连接管柱中,利用封隔器隔离压裂之后的区域。
(供稿 肖 博)
![Page 25: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/25.jpg)
232016年9月 装备工具
CT Energy 公司 SRD 负脉冲水力振荡器
CT Energy 公司的 SRD 水力振荡器通过负脉
冲产生的轴向振动来减小钻进过程中钻柱的阻力、
使钻压更加有效的传递至钻头,在水平段滑动钻进
中可以达到降低摩阻、提高机械钻速的目的,并且
不会对井下随钻的 LWD/MWD 仪器造成损害。
(1) 工作原理
当泵压作用于振荡短节时,自带的压缩工具
(传输钻压)对水力振荡器进行压缩。一旦立管压
力释放至环形空间,振荡短节的回弹力和立管压力
共同对工具产生一个轴向力,从而能够有效降低钻
柱受到的摩阻力。
(2) 技术优势
① SRD 水力振荡器将负向脉冲转化为轴向机
械振荡来降低摩阻、减少粘滑现象;②在较小的立
管压力下 3 ~ 5Hz 的低频负向脉冲可以产生水锤
效应,且该效应在高低流量环境中可以调节,同时
降低了泵压;③ SRD 负脉冲水力振荡器不会对井
下随钻测量设备造成损害,因此该工具可以安装在
更加靠近钻头的位置。
(3) 性能参数
见表 1。
(4) 应用情况
SRD 负脉冲水力振荡器已在北美 800 多口井图 1 SRD 负脉冲水力振荡器室内实验图片
憋压球落至短节下部变径球座处,并打开第二级滑
套,如此反复直至全部压裂结束。地层油气流体均
通过与每个滑套连接的特殊筛管进入油层套管内,
并进行返排投产。憋压球为可溶解金属材料,可在
井内自行溶解。图 2 为无限级滑套结构图,图 3、
4 为打开第一级滑套流程。
该项技术的主要特点:①压裂级数不受限制,
且压后管内全通径;②采用自水平井跟端至趾端的
压裂方式;③后期无需油管或连续油管进行干预,
大幅节省作业时间和成本;④减少了压裂用水量,
实现了定点精细压裂;⑤预置的特殊筛管能有效防
止地层吐砂发生井筒内砂堵。
目前该项技术仍处在现场试验应用阶段,已经
在挪威、德克萨斯州的两口井中进行了入井试验,
验证了单井投入一个打开工具,从上至下依次打开
压裂滑套等功能的可靠性。
(供稿 魏 辽)
表 1 SRD 负脉冲水力振荡器主要性能参数表
工具规格 流量 (L/min) 压降 (MPa) 脉冲频率 (Hz) 总长度 (m) 连接方式
127mm 800 ~ 1400 1.375 ~ 2.75 3 ~ 4 5.8 NC38、NC40
172mm 1500 ~ 2000 1.375 ~ 2.40 3 ~ 5 6.0 NC50
![Page 26: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/26.jpg)
24 第6卷 第3期石油工程科技动态
哈里伯顿新一代油藏监测仪 RMT-3DTM
哈 里 伯 顿 公 司 在 原 有 的 油 藏 监 测 仪
RMT(Reservoir Monitor Tool) 的基础上开发出新一
代油藏监测仪 RMT-3DTM (Reservoir Monitor Tool
AABT 方位声波固井质量评价测井仪
中国石油大学(北京)同油田企业合作研发的
方位声波固井质量评价测井仪—AABT 测井仪采用
声波相控圆弧阵技术,实现了具有周向分辨率的声
波固井质量评价方法。
AABT 测井仪主要由测井声系、隔声体和井下
电子线路短节等组成,如图 1 所示。其中,测井声
系包含有两组相控圆弧阵发射器以及源距分别为
3ft 和 5ft 的两个单极子接收器,如图 2 所示。发射
器和接收器的中心频率均为 15kHz。AABT 测井仪
工作时,一个扫描周期内,相控圆弧阵发射器可依
次分别向八个方向发射声波信号,相邻两个方向
之间间隔 45°;相控圆弧阵发射器每发射一次,3ft
接收器和 5ft 接收器分别接收 1 道波形,一个扫描
周期内共接收到 16 道波形。AABT 测井仪采用的
频率、源距和间距与传统的 CBL/VDL 一致,可以
同时获得 CBL/VDL 测井资料。
数值模拟和现场测试结果均表明,相控圆弧阵
发射器激发的套管波沿周向的能量分布不均匀。当
I 界面周向胶结质量不一致或者套管在某个方位存
在缺陷时,接收器接收到的八个不同方向声波信号
中套管波的幅度不同,借此可以对 I 界面周向胶结
质量或者套管损伤进行评价。相控圆弧阵发射器激
发的地层波也呈现沿周向能量分布不均匀的特点。
在 I 界面胶结质量很好时,可以根据地层波的周向
幅度差异对 II 界面周向胶结质量进行评价。
现已测得的资料证实了 AABT 测井仪扇区水
泥胶结成像图优于八扇区水泥胶结测井仪和分扇区
衰减率型水泥胶结测井仪,具有评价水泥周向胶结
情况的能力。
(供稿 吴金平)
图 1 AABT 测井仪
图 2 AABT 测井仪的测井声系
T R1 R2 电子舱
隔声体
5ft
T R1 R2
3ft
3-Detector)。仪器采用先进的脉冲中子发生器、新的
脉冲程序、更快速的探测器和全新的数据处理方法,
能以更快的测井速度,一次下井就能获得全部所需
的钻进过程中应用,平均使滑动钻进摩阻降低了
20000 磅~ 40000 磅,立管中的流体产生的水锤
效应使管柱的摩擦系数降低 17%,钻井周期缩短
23.08%。
(供稿 李梦刚)
![Page 27: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/27.jpg)
252016年9月 装备工具
图 1 油藏监测仪 RMT-3DTM 测井成果图 图 2 新一代油藏监测仪三种模式下采集的测试曲线
的储层油气水三相饱和度测量数据,如图 1 所示。
RMT-3DTM 在带保温瓶的条件下其温度压力指标
分别达到了 204℃和 124MPa。RMT-3DTM 的中子发生
器产生 14MeV 高能量中子,与储层基岩形成一系列
碰撞,在相互作用后产生基于原子元素的特定能量
伽马射线。仪器配置了 3 个锗酸铋(BGO)探测器,
通过俘获截面、碳氧比和饱和度(Σ、C/O、SATG)
等 3 种独立的测量,提供俘获和非弹性产额及能谱
伽马等数据。非弹和俘获产额包括碳、氧、硅、钙、氢、
铁、氯、硫、钾及其他元素产额。利用 RMT-3DTM 提
供的资料能够进行油、气、水饱和度评价以及水驱、
蒸汽驱或二氧化碳驱提高采收率监测等。
RMT-3DTM 特别适用于老油田的二次开发,通
过储层监测提高油气产量和采收率,找出漏失产层。
RMT-3DTM 在复杂或未知地层水矿化度条件下准确
测量油、气、水饱和度。通过这些测量数据,可以
制定完善的油田管理决策,以获得更高的油气产量。
在常规和非常规油藏中,RMT-3DTM 提供储层孔隙
度、体积、矿物、岩性以及油气水饱和度等详细资
料,通过这些资料的分析,形成先进的油气井开发
解决方案。
哈里伯顿公司利用新一代油藏监测仪,在一口
测试井分别进行了非弹模式、俘获模式和新的脉冲
模式测试,俘获模式采用 15ft/min 的测井速度,非
弹模式采用 3ft/min 的测井速度,两次测试曲线的
重复性非常好。采用新的脉冲模式,可以一次完成
非弹和俘获两种模式的测量,测试结果与以上两种
模式测试结果相符性较好,如图 2 所示。利用新的
采集模式,一次下井就能获得全部所需的储层油气
水三相饱和度测量数据。
(供稿 邸德家)
STUF FP
STUF CO
Track 2 Depth Track 3
SGFF FP
SGFF SG
SGFU SG
SGFF FP
5.5 cu 30.5
0.33 0.63
0.32 0.62
0 0.1
0 0.1
0.8 1.8
0.9 1.9
0 cu 2
0 cu 2
5 cu 30
FCAP EP
FCAP SG
40000 cps 0
40000 cps 0
40000 cps 0
40000 cps 0
Depth Feet 1:240
COIF FP
COIF CO
LIRF FP
LIRF CO
900
ITCF FP
ITCF CO
Lithology Sigma Sat SATG Sat CO Sat 3DSAT 3DSAT
SHCTotSHCTot
VLIME
VLIME0 % 100 0 % 100 0 % 100 0 % 100 100 % 0
0 % 100VDOLO SHCTotSHCTot
SgTotSgTot
TOTPOR0.4 decp 0.0
EFFPOR0.4 decp 0.0
VGasCor0.4 decp 0.0
VHC0.4 decp 0.0
SATG Gas
CO Oil
CO Oil
CO Oil
![Page 28: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/28.jpg)
26 第6卷 第3期石油工程科技动态
挪威国家石油公司 LOOP 技术投资项目
在应对国际石油市场竞争、技术变革等方面影
响,挪威国家石油公司实行的开放式创新方式值得
借鉴。1991 年以来,挪威国家石油公司通过实施
一项名为 LOOP 的技术投资项目,向全球 260 多
家中小企业提供了 6 亿多挪威克朗资金支持。在受
LOOP 项目资助的石油工程技术中,有大约 75%
的技术成功进入了国际石油市场,并为挪威国家石
油公司带来了 3 倍的收益。
为提高 LOOP 技术项目投资的成功率,挪威国
家石油公司于 2011 年成立了专门的挪威国家石油公
司技术投资(STI)管理团队。这支团队的成员在石
油工程技术、企业管理、企业兼并与收购等方面拥
有着非常丰富的经验。在多数情况下,STI 管理团
队会在初期与其感兴趣的石油企业建立良好关系,
提供研发创新产品和服务,为技术、产品研发提供
资金。其后,STI 管理团队会逐渐收购这些中小企
业的股权,从而获得一大批有价值的石油工程技术。
当中小企业向 LOOP 项目申请资金支持时,
STI 管理团队会根据以下条件对其进行严格审核:
申请者研发的技术是挪威国家石油公司迫切需要的
技术,能为其油气勘探开发带来效益;研究的技术
申请了专利或者受到其它方式的保护;申请者对技
术的开发拥有完整的纪录,能确保技术的可靠性。
这三项条件为挪威国家石油公司筛选出了一批有价
值的中小企业,如 Numascale,Neodrill,Aptomar
以及 Soiltech 等。
目前,高温传感器、钻井液自动检测等石油工
程前瞻技术的研发和推广都受到了 LOOP 投资项
目的支持。
(供稿 皮光林)
Carina ™光纤探测技术
Silixa 公司研发的 Carina ™光纤探测技术通过
应用星型光纤(Constellation fibre),并改进光电收
发器,信噪比提高了 100 倍,极大地提高了光纤分
布式检测的准确性。
光纤在承受应力或温度变化时,发生细微形
变,使光纤中光束的强度、频率、相位等光学参数
发生变化,通过检测这些光学参数的变化就能够探
测震动、温度等物理量。不同于普通单模或多模光
纤的匀质结构,星型光纤的轴心位置具有一个明亮
的散射芯,能使更多的光被反射。返回收发器的反
射光强度衰减小,反射光所携带的测量信息损失也
小,因此能够获得更高的信噪比。
得益于信噪比的提高,该技术可以使井下光纤
检测的灵敏度和准确性大幅提高。例如在产液剖面
检测应用中,地层产液流入井筒的微小声音,可以
被该技术从严重的背景噪声中检测出来,而且可以
探测产液位置,从而分辨产液层。在井下地震应用
中,通过在井筒中布设检测光纤,可以将整个井筒
作为震波的测线,获得高质量、高采样密度的地震
信号,从而获得更高质量的 VSP 剖面,同时相对
于传统的井下地震极大降低施工时间和成本。另外,
由于灵敏度的提高,该技术还有望替代微地震监测
所使用的井中检波器。
(供稿 何 江)
![Page 29: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/29.jpg)
272016年9月 相关学科
一种可用于封堵天然裂缝的
高性能高强度材料 FORM-A-BLOK
M-I SWACO 公司在科威特采用一种 FORM-
A-BLOK 材料成功封堵了碳酸盐储层中天然裂缝的
失返性漏失。FORM-A-BLOK 材料为一种纤维质,
该纤维材料受时间及地层温度的影响小。FORM-
A-BLOK 材料通过在裂缝形成高强度桥塞,可有效
降低裂缝漏失,同时也有助于钻井液提至设计密度。
图 1 为 FORM-A-BLOK 纤维封堵材料 ( 左 ) 及纤
维质材料 ( 右 ) 对比图。
FORM-A-BLOK 为高固相段塞,通过去流体
化作用凝固并形成高强度的稠塞,同时该稠塞也不
图 1 FORM-A-BLOK 纤维封堵材料 ( 左 ) 及纤维质材料 ( 右 )
受时间以及温度的影响。应用该体系能够减少因起
下钻次数而增加的钻井作业时间。
科威特南部某井 6½in 井眼侧钻至 Najmah 地
层后在 4245m 处发生钻井液失返性漏失,采用常
规堵漏材料和三段水泥塞封堵裂缝,继续钻进 46m
时的漏失速率仍达 20.7~23.8 m3/h。采用含 FORM-
A-BLOK 材料的封堵浆有效阻止了浆体的进一步漏
失,封堵后没有后续漏失发生,节约钻时达 60 小时。
(供稿 董晓强)
10um
纳米复合流体提高采收率的综合评价
利用分散在水中的金属纳米粒子的混合物,
Cairo 大学研究了不同参数对混合纳米流体提高采
收率的影响。
采用溶胶 - 凝胶法制备了 SiO2、Al2O3 和 Fe2O3
纳米粒子,并制备了 0.01 wt.% 的混合纳米粒子流
体,将配比为 25% 的 SiO2、35% 的 Al2O3 和 40%
的 Fe2O3 的纳米粒子混合物分散于 3wt.%NaCl 浓度
的盐水和 0.5wt.%NaCl 浓度的盐水中。实验选取了
四块砂岩岩心作为研究对象,岩心参数见表 1 所示。
第一块岩心用于测试分散流体盐度对于采收
率的影响,岩心被连续三次浸没在混合纳米粒子流
体中,流体中混合纳米粒子的类型相同,但分散溶
液的矿化度不同,每次浸没至停止产油为止。实验
结果证明分散溶液的矿化度对于采收率的影响可以
![Page 30: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/30.jpg)
28 第6卷 第3期石油工程科技动态
纳米二氧化硅改性智能水泥
随着深水油气勘探开发钻井日益增多,带来了
相应的固井施工难题。通过对多起事故原因的调查
以及对环保和经济效益的考量,发现保持水泥环的
完整性非常重要。因此,监测和跟踪油井水泥的整
个变化过程以确保在使用寿命期间水泥环的完整性
显得非常重要。
C. Vipulanandan 在最新的研究中报道,将水
与水泥比率为 0.38 的智能水泥进行二氧化硅纳米
(NanoSiO2)颗粒修饰,通过评估其传感特性的改
变,可以监测其在整个使用寿命期间的变化行为。
智能水泥是通过向水泥中加入 0.1%的导电填料制
备而成,使其变成为压阻材料。使用双曲线模型将
含有和不含有 NanoSiO2 的智能水泥浆在两个不同
温度(25℃和 85℃)下的剪切稀化行为量化,并
与赫歇尔 - 巴尔克莱模型进行了三个材料参数的比
表 1 四块岩心参数
岩心 长度(mm) 直径(mm) 孔隙体积(cm3) 孔隙度(%) 渗透率(md)
1 58.60 25.20 8.64 29.56 808
2 58.46 25.23 7.78 26.62 620
3 71.48 25.25 10.76 30.06 538
4 76.30 25.28 11.56 30.18 572
较。结果表明,该双曲线模型预测的 NanoSiO2 改
性智能水泥浆的剪切应力和剪切应变率之间的剪切
稀化的关系非常好。另外,双曲线模型具有最大剪
应力极限而其他模型则没有。基于该双曲线模型,
添加 1% NanoSiO2 使得智能水泥浆在 25℃和 85℃
下所产生的最大剪切应力分别为 179Pa 和 400Pa。
添加 1% NanoSiO2 使得智能水泥的初始电阻率增
加 35%,使形成的水泥石养护 1 天和养护 28 天抗
压强度分别增加 13%和 41%。对于添加 NanoSiO2
修饰的智能水泥,峰值应力电阻的电阻率变化比抗
压强度变化高出 1200 倍。该研究得出改性智能水
泥 24 小时电阻率的最大信号变化和抗压强度之间
的线性关系。
这种使用电阻率的变化确定材料的完整性的
好处包括其精确、易于测试和无损特征。另外,此
忽略不计。
第二块岩心用于研究注水后纳米流体的应用
对于采收率的影响。岩心注水后马上加入混合纳米
流体。实验结果显示混合纳米流体的加入成功形成
了集油带。
第三块岩心从经济的角度确定使用纳米流体
交替注入取代连续注入的可行性。实验结果从采收
率角度和经济角度证实了混合纳米流体交替注入的
使用优于连续注入流体。
最后,低矿化度的分散流体和纳米流体的注入
用于测试第四块岩心的性能。实验结果证明,低矿
化度分散溶液结合混合纳米粒子流体可以有效提高
采收率。
(供稿 黄 静)
![Page 31: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/31.jpg)
292016年9月 相关学科
技术可用于监测水泥的长期行为。当然,水泥的电
阻率也受若干因素的影响,如孔结构、孔溶液组合
可修整形状记忆性高分子
——实现聚合物形状 - 性能循环变化的控制方法
形状记忆高分子是在一定条件下可固定“记
忆”某种形态的智能高分子材料。当外部条件发生
变化时,即有外部刺激时,材料可相应地改变形状,
并将其二次固定在此种变化形态下;当外部环境再
次发生变化,这种智能高分子材料可以马上对环境
刺激产生响应,并以特定的方式和规律再一次发生
变化,进而实现材料结构、形态的可逆性、循环性
的转变。
Wiley 数据库《聚合物科学期刊:B 聚合物物
理》上近期刊发了一系列基于形状记忆高分子的特
刊论文,罗彻斯特大学、阿克隆大学等院校的研究
人员在相关论文中提出了“可修整形状记忆”概念。
加工或使用聚合物材料的过程中,在冷却时拉伸聚
合物,可以使聚合物固定在一种非平衡形态,即其
“变化形态”。之后的外部触发将释放存储的弹性能
量,从而允许聚合物松弛到其平衡态,或者是初始
态、初始形状。典型的外部触发因素是温度变化,
近年来发展出了注入光、磁场、pH 改变等新触因。
一些特殊的智能材料可以克服多种外在触因而只对
一种特殊的条件作出响应。
形状记忆型聚合物包涵很广的聚合物类型,包
括液晶高分子、聚合物 - 金属复合物、离子凝胶、
导电高分子等等。聚合物材料的多样性成功的拓展
了形状记忆这种特殊性能的应用范围。在工业上应
用案例方面已有大量报道,制备热收缩管、容器外
包及衬里、航空航天设备器件等。还有一些较新的
应用,如针对机器人手臂所需的适应性抓握材料、
运动穿戴材料、温度响应型窗口密封胶等。在生物
医药领域,形状记忆性高分子还在人体力学设计骨
骼夹板、移植器官支架以及缝合线等方面进行了应
用研究。
特刊论文展示了基于结构 - 性能关系和多类型
聚合物材料,对于可修整、可选材、可循环变形的
形状记忆性高分子未来发展的潜力。着眼于设计,
制备可以精细调控形状、并具有“自愈”性能的可
循环高分子材料,不仅可以满足于新材料在先进制
造业与生物医药领域的需求,在石油工程技术应用
中,选择低成本聚合物材料,引入“可修整形状记
忆性能”,在井筒稳定、储层改造以及提高采收率
等方面也具有十分重要的研究价值。
(供稿 何 剑)
物、水泥含量、水与水泥的比率、温度甚至污染等。
(供稿 苗 霞)
植入式“神经尘埃”
加州大学伯克利分校的研究小组发明了一种
能植入人体的“神经尘埃”。它可以被植入大脑,
或者实时监控体内神经、肌肉和器官。该神经尘埃
可植入体内、连结人体与电脑,且不需靠电线或电
![Page 32: 石油工程科技动态sripe.sinopec.com/sripe/Resource/Doc/石油工程科技... · · 2016-10-187 m-i swaco公司ultradril](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022012312/5ae5450f7f8b9a08778b838e/html5/thumbnails/32.jpg)
30 第6卷 第3期石油工程科技动态
图 1 长为 3mm 的神经尘埃已成功植入实验鼠体内
聚合物太阳能电池
太阳能电池作为一种有效能源利用方式,具有
在储量、环保等方面优于传统化石能源开发利用的
特点,引起人们的广泛关注。近年,聚合物太阳能
电池掀起了一场低成本取代硅太阳能电池的革命。
为了获得高效率储能,富勒烯(C60)成为在聚合
物太阳能电池中分离电荷载体所必需的原料。然而,
大量的富勒烯分子在光照条件下并不稳定,在高温
中易形成较大型结晶。
最近,由侯建辉(音译)领导的化学家团队研
发了无富勒烯的高效率聚合物太阳能电池,通过研
发将称为 PBDB-1 聚合物与一种称为 ITIC 的小分
子相结合替代富勒烯。依靠这种组合结构,阳光的
能量以 11% 的效率被转化。瑞典的几位科学家对
该电池器件进行了光伏损失谱的表征,验证了这种
新型的聚合物太阳能电池出色的能量转化效率。
通过改善聚合物材料的结构,提升两组分组合
结构的性能,相信可以进一步提升能量转化率和适
应环境能力。
(供稿 何 剑)
池供电。在应用上,不仅可即时回传身体器官健康
状态,甚至可进一步用于义肢控制、癫痫治疗等方面。
研究负责人 Maharbiz 表示,体内遥测在过去
一直被视为不可能,因为还没找到方法可以将极微
小的东西放入身体深处。而这项研究发明仅 1mm3
大的感测器,如一粒沙般大,可植入生物肌肉或周
围神经。研究指出,感应器内含一个压电晶体,透
过超声波提供感测器和传送资料所需的电源,目
前已成功植入实验鼠的肌肉和神经,如图 1 所示。
这项技术目前尚未突破将尺寸缩小至 50μm 以下,
无法用于脑部和中枢神经系统。下一步的目标为缩
小感测器尺寸以便植入脑部,并可在体内运作至少
10 年以上。
过去,大多植入脑中用来控制义肢的电极需要
和电线连接并穿过头骨,且大多仅能运作一至两年。
不过更新、更小的神经尘技术,可让无线感应器永
久被置入在头骨中,减少电极可能引发的感染和不
必要的操作。研究人员现在正在研究进一步小型化
这个尘粒,发现更多的生物相容性材料来把它们包
装进来,这样它们能在身体内的时间更长,并在它
们中纳入其它的传感器。未来希望能够把能量发送
到整个身体并与身体各处的植入物通讯,来以不同
的方式记录来自各种器官的数据,甚至报告关于肿
瘤或癌症治疗的症状。
借鉴相关研究思路,神经尘埃类传感器网络有
望用于井下实时监测、储层描述等石油工程领域,
通过将具备通讯功能的微型传感器送入井下,实现
对井下温度、压力等参数的实时监测。也可以混入
水泥浆,监测其水化过程和水泥环的完整性。
(供稿 赵汩凡)